Введение

История Земли 4600–539 миллионов лет назад – альбом немецкой группы The Ocean.

Прекембрий (/pron//p//r//i/'/k//æ//m//b//r//i//.//ə//n//, // /'/k//eɪ//m// / preeKAMbreeən, KAYM; или Прекембрий, иногда сокращаемый pꞒ, или Криптозой) – самая ранняя часть истории Земли, предшествующая современному фанерозойскому эону. Прекембрий получил своё название, поскольку предшествовал кембрийскому периоду – первому периоду фанерозоя, названному в честь Кембрии, латинизированного названия Уэльса, где впервые были изучены горные породы этого возраста. Прекембрий занимает 88% геологического времени Земли. Прекембрий – это неформальная единица геологического времени, подразделяемая на три эона (гадейский, архейский и протерозойский) геологической шкалы времени. Он охватывает период от формирования Земли около 4,6 миллиардов лет назад (млрд лет) до начала кембрийского периода, примерно 539 миллионов лет назад (млн лет), когда впервые в большом количестве появились существа с твердым панцирем.

Обзор

О докембрии известно относительно немного, несмотря на то, что он составляет приблизительно семь восьмых истории Земли, и большая часть имеющихся знаний была получена начиная с 1960-х годов. Докембрийская летопись окаменелостей менее полна, чем летопись фанерозоя, а ископаемые докембрийского периода (например, строматолиты) имеют ограниченное биостратиграфическое значение. Это объясняется тем, что многие докембрийские породы подверглись сильной метаморфозе, что затрудняет определение их происхождения, в то время как другие были разрушены эрозией или остаются погребенными глубоко под фанерозойскими отложениями. Предполагается, что Земля образовалась из материала, вращающегося вокруг Солнца, около 4,543 миллиарда лет назад, и вскоре после своего формирования могла столкнуться с другой планетой по имени Тея, отколовшей материал, из которого образовалась Луна (см. Гипотезу гигантского столкновения). Стабильная кора, по-видимому, сформировалась к 4,433 миллиарда лет назад, поскольку возраст кристаллов циркона из Западной Австралии был определен как 4,404 ± 8 миллионов лет назад. Термин "докембрийский" используется геологами и палеонтологами в общих обсуждениях, не требующих указания более конкретного названия эона. Однако Геологическая служба США и Международная комиссия по стратиграфии считают этот термин неофициальным. Поскольку временной промежуток, охватываемый докембрием, состоит из трех эонов (архей, протерозой и гадей), его иногда описывают как суперэон, но это также неформальный термин, не определенный МКС в ее хроностратиграфическом справочнике. (от eo "самый ранний") был синонимом докембрийского, или, точнее, архейского.

Формы жизни

Точная дата возникновения жизни не установлена. Углерод, обнаруженный в породах возрастом 3,8 миллиарда лет (архейский эон) на островах у западного побережья Гренландии, может иметь органическое происхождение. В Западной Австралии найдены хорошо сохранившиеся микроскопические окаменелости бактерий возрастом более 3,46 миллиарда лет. В той же области обнаружены вероятные окаменелости, возраст которых на 100 миллионов лет больше. Однако есть данные, свидетельствующие о том, что жизнь могла развиться более 4,280 миллиардов лет назад. Существует достаточно полная летопись бактериальной жизни на протяжении остальной части (протерозойского эона) докембрийского периода. Сложные многоклеточные организмы могли появиться уже 2100 миллионов лет назад. Однако интерпретация древних окаменелостей проблематична, и "некоторые определения многоклеточности охватывают все, от простых бактериальных колоний до барсуков". К другим возможным ранним сложным многоклеточным организмам относятся возможная красная водоросль возрастом 2450 миллионов лет с Кольского полуострова, углеродистые биосигнатуры возрастом 1650 миллионов лет в Северном Китае, 1600-миллионная Rafatazmia и возможная красная водоросль Bangiomorpha возрастом 1047 миллионов лет из канадской Арктики. Самые ранние окаменелости, общепризнанные как сложные многоклеточные организмы, датируются эдиакарским периодом. Очень разнообразная коллекция мягкотелых форм обнаружена в различных местах по всему миру и датируется периодом от 635 до 542 миллионов лет назад. Они известны как эдиакарская или вендийская биота. Существа с твердым панцирем появились к концу этого периода, что ознаменовало начало фанерозойского эона. К середине следующего кембрийского периода в Бурджесс-Шейле зарегистрирована очень разнообразная фауна, включая некоторые, которые могут представлять собой стволовые группы современных таксонов. Увеличение разнообразия форм жизни в раннем кембрии называется кембрийским взрывом жизни. В то время как суша, по-видимому, была лишена растений и животных, цианобактерии и другие микробы образовали прокариотические маты, покрывавшие наземные области. Следы животного с конечностями, похожими на придатки, были найдены в том, что когда-то было илом, возраст которого составляет 551 миллион лет.

Появление жизни

Гипотеза мира РНК предполагает, что РНК эволюционировала до кодирующих белков и геномов ДНК. В течение эона Гадея (4,567–4,031 млн лет назад) существовало множество геотермальных микросред, которые могли обладать потенциалом для поддержки синтеза и репликации РНК и, следовательно, возможно, эволюции примитивной формы жизни. Было показано, что пористые горные породы, содержащие интерфейсы нагретого воздуха и воды, могут обеспечивать рибозим-катализируемую репликацию РНК смысловых и антисмысловых цепей, за которой может следовать диссоциация цепей, что позволяет осуществлять комбинированный синтез, высвобождение и сворачивание активных рибозимов.

Планетарная среда и кислородная катастрофа

Доказательства деталей движения плит и другой тектонической активности в докембрии сохранились плохо. Общепринято считать, что небольшие протоконтиненты существовали до 4280 млн лет назад, а большая часть суши Земли собралась в единый суперконтинент около 1130 млн лет назад. Этот суперконтинент, известный как Родиния, распался примерно 750 млн лет назад. Было установлено несколько ледниковых периодов, начиная с гуроновской эпохи, приблизительно 2400–2100 млн лет назад. Одним из наиболее изученных является Стуртианско-Варангийское оледенение, около 850–635 млн лет назад, которое могло привести к распространению ледниковых условий вплоть до экватора, вызвав состояние, известное как "Снежная Земля". Атмосфера ранней Земли изучена недостаточно. Большинство геологов полагают, что она состояла преимущественно из азота, углекислого газа и других относительно инертных газов, и была бедна свободным кислородом. Однако существуют свидетельства, указывающие на существование богатой кислородом атмосферы уже в раннем архее. В настоящее время считается, что молекулярный кислород не составлял значительную часть атмосферы Земли до появления фотосинтезирующих организмов, которые начали производить его в больших количествах как побочный продукт метаболизма. Этот радикальный переход от химически инертной к окислительной атмосфере вызвал экологический кризис, иногда называемый кислородной катастрофой. Первоначально кислород быстро соединялся с другими элементами земной коры, в основном с железом, удаляясь из атмосферы. После исчерпания запасов окисляемых поверхностей кислород начал накапливаться в атмосфере, сформировав современную атмосферу с высоким содержанием кислорода. Подтверждением этого служат древнейшие породы, содержащие массивные полосчатые железные формации, образовавшиеся в виде оксидов железа.

Подразделения

Развилась терминология, охватывающая ранние периоды существования Земли, поскольку радиометрическое датирование позволило установить абсолютные даты для конкретных образований и структур. Прекембрий подразделяется на три эона: гадейский (– Ma), архейский ( Ma) и протерозойский ( Ma). См. Временную шкалу прекембрия. Протерозой: этот эон охватывает период от границы с нижним кембрием, Ma, и до Ma. Изначально он использовался как синоним "прекембрия" и, следовательно, включал всё время до кембрийской границы. Протерозойский эон делится на три эры: неопротерозой, мезопротерозой и палеопротерозой. Неопротерозой: самая молодая геологическая эра протерозойского эона, от границы с кембрийским периодом ( Ma) до Ma. Неопротерозой соответствует породам Z прекембрия в более ранней североамериканской стратиграфии. Эдиакаран: самый молодой геологический период в эре неопротерозоя. "Геологическая шкала времени 2012 года" датирует его от Ma до Ma. В этот период появилась эдиакарская биота. Криогений: средний период в эре неопротерозоя: Ma. Тониан: самый ранний период эры неопротерозоя: Ma. Мезопротерозой: средняя эра протерозойского эона, Ma. Соответствует породам "Прекембрий Y" в более ранней североамериканской стратиграфии. Палеопротерозой: самая древняя эра протерозойского эона, Ma. Соответствует породам "Прекембрий X" в более ранней североамериканской стратиграфии. Архейский эон: Ma. Гадейский эон: – Ma. Изначально этот термин предназначался для обозначения времени, предшествовавшего образованию сохранившихся пород, хотя некоторые кристаллы циркона возрастом около 4400 Ma свидетельствуют о существовании коры в гадейском эоне. Другие свидетельства гадейского периода поступают с Луны и метеоритов. Было предложено разделить прекембрий на эоны и эры, отражающие стадии планетарной эволюции, а не текущую схему, основанную на числовых датах. Такая система могла бы опираться на события в стратиграфической летописи и определяться GSSP. Прекембрий можно разделить на пять "естественных" эонов, характеризующихся следующим образом: Аккреция и дифференциация: период формирования планеты до события столкновения, приведшего к образованию Луны. Гадей: доминировала интенсивная бомбардировка примерно с 4,51 Ga (возможно, включая период ранней холодной Земли) до окончания периода поздней интенсивной бомбардировки. Архей: период, определяемый первыми образованиями коры (зеленокаменный пояс Исуа) до отложения полосатых железных формаций из-за увеличения содержания кислорода в атмосфере. Переходный период: период продолжающегося образования полосатых железных формаций до появления первых континентальных красных отложений. Протерозой: период современной тектоники плит до появления первых животных.

Прекамбрийские суперконтиненты

Движение тектонических плит Земли привело к образованию и распаду континентов на протяжении времени, включая периодическое формирование суперконтинентов, объединявших большую часть или всю сушу. Самым ранним известным суперконтинентом была Ваальбара. Она образовалась из протоконтинентов и существовала 3,636 миллиарда лет назад. Ваальбара распалась примерно 2,845–2,803 миллиарда лет назад. Суперконтинент Кенорленд сформировался около 2,72 миллиарда лет назад, а затем распался спустя 2,45–2,1 миллиарда лет на протоконтинентальные кратоны, известные как Лорантия, Балтика, кратон Йилгарн и Калахари. Суперконтинент Колумбия, или Нуна, образовался 2,1–1,8 миллиарда лет назад и распался около 1,3–1,2 миллиарда лет назад. Считается, что суперконтинент Родиния сформировался примерно 1300–900 миллионов лет назад, включал в себя большинство или все континенты Земли и распался на восемь континентов около 750–600 миллионов лет назад.